Dijital ses, analogdan daha iyi performans gösterebilir mi?

Kompakt diskin ortaya çıkmasından ve getirdiği dijital sese yaygın tüketici erişiminden bu yana, insanlar dijital sesin analog öncüllerinin yerini alıp alamayacağı konusunda tartışıyorlar.

İndirilebilir ve akışlı dijital formatların yaygınlığı ve karmaşıklığı arttıkça, tartışma yalnızca, modern dijital ses formatlarında özellikle eksik olduğunu düşündükleri müzikal ruhun kaybını kınayan birçok katı analog “saflık” ile büyüdü.

Ama saflara karşı veya saflara karşı çıkmak için burada değilim. Bunun yerine, dijital sesin analog sese eşit olabileceği ve hatta belki de onu geçebileceği bir senaryonun gerekliliklerini inceleyelim. Ve "dijital ses, analogdan daha iyi performans gösterebilir mi?" sorusunun cevabı. aslında iki kısımdır.

Matematik ve bilim dünyasına büyük bir adım atmak üzereyiz, bu yüzden şapkalarınızı sıkı tutun!

Sürekli ve ayrık sinyaller

İlk olarak, analog ve dijital ses arasındaki farkın tam olarak ne olduğunu anlamak önemlidir.

Analog ses , sürekli değişen bir ses sinyali kullanır; bir hoparlöre sinyalinden beslenen basınç dalgalanmalarının (en azından ideal olarak) zamanın her anında orijinal sesin tam bir kopyası olduğu anlamına gelir.

Dijital ses ise, ses sinyalinde, bir hoparlöre beslendiğinde sürekli bir sinyal yanılsaması verecek kadar hızlı değişen bir dizi ayrı adımdan oluşur. Bu, bir videonun, düzgün hareket yanılsaması verecek kadar hızlı bir şekilde döndürülen bir dizi durağan görüntüden yapılma biçimine çok benzer (bu nedenle orijinal ifade "hareket görüntüleri").

Bu nedenle, aslında, dijital ses, analog sesin sürekli sinyaline yaklaşmaya çalışır. Dijital sesteki ayrık adımlar yeterince sık değişiyorsa ve adımların kendileri seviye olarak birbirine yeterince yakın olabiliyorsa, sonuçta ortaya çıkan yaklaşıklık, kulaklarımızı ve beynimizi kandırabilecek sürekli bir analog sinyale yeterince yakındır.

sinyal çözünürlüğü

Dijital bir ses sinyalinde ayrık adımların döngü hızı, örnekleme hızı olarak bilinir. Her adım arasındaki seviye farkı, bit derinliği olarak bilinen toplam potansiyel adım sayısı ile belirlenir.

Örnek olarak, CD ses dosyalarının örnekleme hızı 44.100 Hz'dir (Hz, bir olayın saniyede kaç kez tekrarlandığını açıklayan ölçüm birimi olan Hertz anlamına gelir - yani her saniyede 44.100 yeni ses sinyali adımı üretir) ve biraz 16 bitlik derinlik (her bit bir ikili basamaktır, böylece 16 bitlik bir dijital sinyalin toplam 2 üzeri 16 veya minimum ve maksimum değeri arasında 65.536 olası sayısal değer bulunur).

CD sesi için bu değer seçimi tesadüfi değildir. Nyquist Teoremi olarak bilinen bir formülle, 44.100 Hz'lik bu örnekleme hızı, tipik insan işitmesinin tüm aralığını kapsayan tonlarda sesler üretmek için gereken minimum değerdir. Ve 16 bitlik bit hızı, kolayca kullanılabilecek ve standart bir kompakt diske makul miktarda ses malzemesi sığdırabilecek en yüksek hızdı.

Dijital ayrık bir sinyal, gerçek sesin yalnızca bir tahmini olduğundan, ne kadar iyi olursa olsun, gerçek tam sürekli analog sinyalle asla tam olarak eşleşmeyeceğini ve bu nedenle tartışmanın sonu olması gerektiğini söyleyebilirsiniz. Yine de, insan beyninin, özellikle daha yüksek çözünürlüklü dijital sesle farkı gerçekten anlayıp anlayamadığı sorusu devam ediyor.

Bu, sinirbilimciler için bir sorudur, bu nedenle amaçlarımız için, bu tartışmadan tamamen kaçınacağız ve bunun yerine şu soruyu soracağız: “analog medya kaynakları aslında ilk etapta gerçek bir sürekli ses sinyali üretiyor mu?”

Analog medya

Bir vinil plak olan en yaygın analog medya formatını ele alalım. Bir vinil plak, nasıl davrandığını, neler yapabileceğini ve sınırlamalarının neler olduğunu belirleyen belirli malzeme özelliklerine sahiptir. Ek olarak, bir pikap (plak çalar) kendi malzeme özelliklerine, yeteneklerine ve sınırlamalarına da sahiptir.

Vinil kayıtlar tipik olarak yarı sert bir PVC veya polivinil klorür formundan yapılır. Bir analog sinyal, doğrudan kayıttaki oluklara oyulmuştur, böylece sinyale yanıt olarak PVC malzeme deforme olur. Bu mikroskobik deformasyonları "okumak" ve böylece onları oluşturan orijinal sinyali yeniden üretmek için bir plak çalarda bir iğne kullanılır.

Vinil malzeme, PVC, moleküler ve kristal yapılarıyla ilişkili minimum bir boyuta sahiptir; bu, aslında, kayıt olukları içindeki malzemedeki deformasyonların, fiziksel özelliklerinin izin verdiğinden daha ince bir ölçekte değiştirilemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle, özünde, tam anlamıyla sürekli bir sinyal üretemez, bunun yerine, vinil malzemenin kendisinin özellikleriyle sınırlı olan bu sinyalin bir yaklaşıklığını üretebilir.

PVC malzemenin minimum moleküler boyutundan (tek bir vinil klorür monomeri) (kloroeten molekülü olarak da bilinir) daha küçük olan kaydın olukları içinde bir kesim yapamazsınız.

Vinil kayıtların sinyal çözünürlüğü

Vinil kayıtları yapmak için kullanılan PVC, santimetre küp başına yaklaşık 1.3 gram yoğunluğa sahiptir. Ve tek bir vinil klorür monomeri (bir kloroeten molekülü) yaklaşık 1.07x10 ^-22 gramlık bir kütleye sahiptir. Bu, vinil LP'lerde 1 santimetreküp PVC'lik bir boşluk içinde 12.1x10 ²¹ ayrı kloroeten molekülü gibi bir şey olduğu anlamına gelir. Bu malzemenin bir tarafını kesebileceğimiz en küçük şerit, bir molekül kalınlığında olacaktır ve şimdi bunun yaklaşık 4.4x10 ^-8 cm kalınlığında olduğunu tahmin edebiliriz.

Bir vinil plaktaki oyuk, oluğun bir yarısı sol kanalla ve diğer yarısı sağ kanalla ilişkilendirilerek maksimum yaklaşık .008 cm genişliğe kadar oyulabilir. Bu, iğnenin her kanal için 0,004 cm'ye kadar maksimum konum değişikliği hissedebileceği anlamına gelir.

Bu nedenle, her kanal için maksimum oluk boyutu değişikliğini oluşturmak için tıraş edebileceğimiz maksimum moleküler dilim sayısı yaklaşık 91.000 olacaktır. Bu, dijital ses sinyali için bit derinliği ile aynı prensibi takip eder.

Ek olarak, plağın döner tabla üzerinde döndüğü hız, plağın çapı ve plakta kesilen bireysel olukların genişliği nedeniyle, oyulabilecek yaklaşık 45.000 cm toplam oluk uzunluğu olduğu gösterilebilir. (Kaydın her iki tarafında), tamamı doldurulursa, doğru oynatma hızında toplam yaklaşık 1400 saniyelik bir süre boyunca oynatılan sinyal.

Bu nedenle, LP'nin bir tarafının tam olarak oynatılması sırasında iğnenin her saniyede ortalama yaklaşık 730 milyon ayrı kloroeten molekülü üzerinden geçtiğini tahmin edebiliriz. Bu, dijital ses sinyalleri için örnekleme hızı ile aynı prensibi takip eder. Orijinal ses sinyalinin zaman içindeki değişimine yaklaşık olarak yeniden üretilebilecek en küçük adımı söyler.

Sinyal çözünürlüğünün karşılaştırılması

Bu nedenle, bazı tahmin yöntemleriyle (fazla basitleştirilmiş, ancak basketbol sahası anlamında geçerli), bir vinil kaydın, bit derinliği en az 16 bit ve bir örneklem ile dijital bir sinyalle aynı sürekli bir ses ses sinyaline aynı ayrık yaklaşımı ürettiğini görebiliriz. 730MHz hızı.

Ancak, henüz heyecanlanma. Tüm dijital WAV ve MP3 dosyalarınızı alıp onları 17-bit, 730MHz ses dosyalarına dönüştürerek herkese bunların bir plak kadar iyi olduğunu söyleyemezsiniz. İster analog ister dijital yollarla olsun, gerçek bir sürekli ses sinyaline ilişkin yaklaşımınız, bu standardı karşıladığını söylemek için tüm süreç boyunca maksimum çözünürlüğünde tutulmalıdır.

Çoğu analog ekipman bunu yapar, ancak çoğu dijital ekipman yapmaz. Bir LP'ye uyan minimum standarttan daha düşük bir dijital yöntem kullandığınız anda, tahmininizin doğruluğunu azaltmış olacaksınız. Daha sonra daha yüksek bir çözünürlüğe dönüştürme, üretim süreciniz sırasında uyguladığınız en az doğru tahmininizi yeniden üretme konusunda daha iyi bir iş çıkaracaktır.

Ayrıca, günümüzde 24 bit ve 32 bit dijital kayıtlar, vinilin efektif bit derinliğini büyük ölçüde aşarak kolaylıkla elde edilirken, gerçek şu ki, günümüzde çoğu insan için mevcut olan en iyi dijital kayıt ekipmanının bile maksimum örnekleme hızı 192 kHz'dir. vinilin etkin örnekleme hızına ayak uydurmak için olması gerekenden neredeyse 4.000 kat daha yavaştır.

Dolayısıyla, analog ve dijital sesin teknik karşılaştırmasıyla ilgili olan sorumuzun ilk bölümünün cevabı şudur: evet, teorik olarak dijital ses, analog sesten daha iyi performans gösterebilir. Modern dijital sesin teknik potansiyeli, bit derinliği açısından analog sesinkini aşıyor, ancak örnekleme hızı (şu anda) açısından analogun çok gerisinde kalıyor.

Üretim zincirinde analog lezzet

Sorunun ikinci kısmı, nihai ürünün gerçekte nasıl ses çıkardığı ile ilgilidir. Başka bir deyişle, gelecekte bir noktada, diyelim ki teknoloji, dijital sesin, vinilin etkin örnekleme hızıyla eşleşmesi için gerekli olan 730MHz veya daha iyi bir örnekleme hızına ulaşmasını sağlıyor. O zaman, analog sesin teknik potansiyelini karşılama veya aşma teknik potansiyeline sahip dijital ses ile, dijital ses analogdan daha iyi mi yoksa daha iyi mi olurdu?

Bunu yanıtlamak için, insanların bir plaktan gelen seste beğendiklerinin çoğunun, kayıt ve miksajda kullanılan analog üretim ekipmanından ve onun özel sonik tadından kaynaklandığını anlamak önemlidir.

Dijital modelleme son yıllarda çok iyi hale geldi ve muhtemelen insanların tercih ettiği klasik analog seslerin çoğuyla eşleşebilir. Elbette, teknolojinin tüm süreç boyunca aynı maksimum ses çözünürlüğünün korunmasına da izin vermesi gerekecektir.

Ancak, dijital sesin nihayetinde mevcut analog yöntemlerle aynı teknik potansiyele ulaşacağını ve tüm üretim süreci boyunca bu çözünürlüğü koruyacağını ve analog dişli veya analog dişlinin dijital modellemesinin kullanıldığını varsaymak, evet demek güvenli görünebilir. tercih edilen ses tatlandırma sürecinde — dijital ses, hem teknik kalite hem de ses tercihi açısından analog sesin performansını karşılamalı veya geçebilmelidir.

pratiklik

Tartışmanın sonu? Peki, son bir değerlendirmeye bakalım.

Tüm sürecin, analogla eşleşen ve o standartta analog modelleme efektlerini kullanan teknik standartta veya üzerinde dijital formatta yapıldığını düşünelim. Üç dakikalık bir kaydın tam kaliteli ham WAV ses dosyasını üretirsek, bu seviyedeki dijital dosyanın boyutu, aynı uzunluktaki bir CD ses kalitesinde WAV dosyasının neredeyse 18.000 katı büyüklüğünde olur ve ona bir dosya verir. tek, kısa bir şarkı için 500 Gb'nin üzerinde boyut.

Bu devasa dosya boyutu sorununun yanı sıra mevcut dijital örnekleme oranlarının analog ses standartlarını karşılama gereksiniminin çok altında kalmasıyla birlikte, vinilin hala iyi bir seçim olduğu açık görünüyor.

Bununla birlikte, dijital oynatma sistemlerinin her yerde bulunması, dijital ses teknolojisindeki sürekli gelişmeler ve medyanın büyük bir vinil kaydın ve onu oynatmak için özel ekipmanın depolanmasını gerektirmeyen tamamen sanal bir ortamda muhafaza edilmesi seçeneği ile, muhtemelen yalnızca dijital sesin nihayet analog sesi kesin olarak aşmasına kadar an meselesi.

Mobil kullanıma hazır ve her zaman güncellenmesi kolay kendi müzik web sitenizi oluşturun! Şimdi Bandzoogle ile bir web sitesi oluşturun.

---

Erik Veach, 2001'den beri miksaj, mastering ve ses düzenleme hizmetleri sunan Crazy Daisy Productions'ın sahibi ve baş ses mühendisidir. 2003 yılında profesyonel müzik prodüksiyonunda kullanıma sunarak otomatik akıllı mastering sistemlerinin orijinal öncüsüdür.